人行鋼箱斜拉橋換索施工控制理論的分析與研究

徐慶軍

(黑龍江省牡丹江高速公路管理處，黑龍江 牡丹江 157006)

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人行鋼箱斜拉橋換索施工控制理論的分析與研究

徐慶軍

(黑龍江省牡丹江高速公路管理處，黑龍江 牡丹江 157006)

基于實際工程對人行斜拉橋的換索理論進行分析與研究，工程所采用的施工控制系統及換索施工過程中所采取的施工工藝，在實際工程中得到了應用，實踐證明工程所采用的控制理論是正確的具有指導意義的，這對同類人行鋼箱斜拉橋的施工控制提供了技術支持與理論依據。

斜拉橋；換鎖；施工控制

1 工程背景

彩虹橋位于哈爾濱市一機路上，南直路東側，跨越鐵路線，該橋為人行鋼箱斜拉天橋，僅供行人和非機動車通行。

該橋為一座偏東西走向單塔斜拉人行天橋，共由8跨組成，其中主橋為2跨單塔斜拉橋，兩端各3跨簡支矩形梁梯道橋，橋梁總長為169.6 m，跨徑組合自東向西依次為：3×12.5 m(東端3跨簡支矩形梁梯道橋)+2×47.0 m(主橋，2跨單塔斜拉橋)+3×12.5 m(西端3跨簡支矩形梁梯道橋)。

由于受建造時技術條件的限制，鋼絲拉索采用外套PE管，近年來，斜拉索的保護層已出現老化現象，鋼索、錨具也有不同程度的損壞和銹蝕，根據《公路橋涵施工技術規范》JTG-TF50-2011、“哈爾濱市一機路彩虹橋的加固工程施工圖設計”的要求，為保證橋的質量和安全，哈爾濱市一機路彩虹橋須進行換索加固。新索采用規格為37φ5的平行鋼絲，鋼絲強度為1 770 MPa進行換索設計。

2 施工控制內容

斜拉橋換索施工控制的內容主要包括。

(1)依據確定好的換索施工方案，按照一定的換索先后順序，借助大型有限元軟件，對整個要換索的橋梁進行實際模擬，對每一施工階段結構所產生的內力及變形進行準確的理論計算，從而得到各個施工階段下的不同施工控制參數的理論數據，并形成可行的控制文件。

(2)在換索施工過程中，容易出現很多因素影響換索過程中的索力控制，施工因素及環境條件對現場的實測值與理論值的差別影響很大，所以在換索施工過程中要采取一定的方法加以控制。

(3)在換索施工過程中，一定要按照預先的方案，指定的順序進行施工，同時通過仿真模擬分析在完成一個階段的施工后，給出下一個施工階段的預測值，包括斜拉索的索力、主梁標高等，使換索施工順利進行。

3 人行斜拉橋換索施工控制系統

在斜拉橋換索施工控制的過程中，由于斜拉橋結構的復雜性及施工技術難度大，因此需要對換索施工控制的過程建立一個比較完善的控制系統，因為在換索工程結束后，橋梁要求達到合理的成橋狀態，使橋梁結構的內力受力均勻，橋梁施工結束后，結構體系更加安全，所以有必要建立這樣一個施工控制系統，施工控制系統主要由以下幾個系統組成。

(1)檢測系統：一般包括橋梁的標高檢測、索力檢測、主塔變形檢測、應力檢測等，施工現場通過使用相應的檢測儀器進行現場檢測，將所測數據及時處理，與理論數據進行對比分析。

(2)施工計算系統：本系統所需要計算的內容應準確以控制橋梁的正常施工，計算前需對整個換索工程的施工方案進行深入了解，通過模擬不同的施工階段，確定各施工參數的標準值，方便對施工過程進行控制。

(3)誤差因素分析系統：在斜拉橋換索施工過程中，不可避免的會因為各種因素出現各種各樣的誤差，因此通過誤差因素分析系統進行控制調整。

(4)修正控制預報系統：本系統為斜拉橋換索施工控制系統中的核心部分，通過本系統調整每一施工階段所產生的誤差，以避免本階段的誤差累積到下一施工階段上，并對下一施工階段的參數進行預報，以方便換索施工順利進行。

4 換索施工控制的影響因素

(1)結構參數的影響：在斜拉橋換索施工過程中，結構參數對其施工的影響是最重要的，結構參數的準確程度直接影響到橋梁成橋運營的安全性，往往在橋梁施工過程中，實測的一些結構參數與理論計算產生的施工控制結構參數是存在一定誤差的，因此，要保證結構參數的理論計算盡可能準確，使實測的結構參數與理論的數值相接近。

(2)施工荷載的影響：在斜拉橋換索施工過程中，施工荷載的影響是不可忽略的，它對換索過程中的索力、主梁標高等的影響很大，在進行結構分析時，必須要考慮施工荷載的作用，以保證結構分析的準確性。

(3)施工工藝的影響：在斜拉橋換索施工過程中，由于換索工程的施工工藝有很多，而在換索施工控制的過程中，由于現場施工操作的原因也會導致成橋內力狀態與目標成橋狀態不一致，因此要嚴格按照施工工藝流程進行施工。

(4)施工監測的影響：在斜拉橋換索施工的同時，也會有施工監測部門對施工過程中的結構參數進行實時監測，包括索力監測、標高監測等，在施工監測過程中，容易因監測儀器的精準程度、操作人員的操作技能、現場的工作環境等因素而使對結構參數的監測造成一定的誤差，因此，在施工監測過程中每一個環節都要做到細致入微，盡可能的使換索后的橋梁結構狀態與目標的橋梁結構狀態相一致。

(5)結構分析模型的影響：在斜拉橋換索工程開始前，需要對整個換索過程進行實際模擬，以保證橋梁換索的正常施工，提供有效的施工參數，但實際進行模擬時，往往不能完全的真實模擬出所有內容，都會在一些假定的條件下進行簡化模擬，因此，在建立模型的過程中，應通過反復試驗并通過經驗模擬出實際工作狀態。

(6)環境溫度的影響：溫度的變化對橋梁結構內力的影響是不容忽視的，尤其是主梁采用鋼箱梁的情況，因此，在橋梁換索施工過程中一定要重視溫度的變化的影響，考慮溫度變化會對橋梁結構內力產生怎樣的變化，因此要求在建立結構分析模型的同時也要考慮溫度的影響，這樣才能使模擬的橋梁狀態與實際的橋梁狀態相接近。

5 換索施工控制的施工工藝

5.1 安裝臨時索施工工藝

臨時索的安裝按照以下施工工藝進行。

(1)在主塔原索索鞍旁設置臨時索的索鞍，方便臨時索的安放，在原索鋼錨箱位置，新增焊接鋼板，設置臨時錨箱，以保證臨時索的錨固。

(2)在橋梁兩端各安放一臺卷揚機，將臨時索運送到施工現場，利用已經安放好的卷揚機將臨時索安放到位。

(3)張拉臨時索，按照設計索力的索力值，采用液壓千斤頂設備，由主塔側(內側)向梁端側(外側)依次張拉。

(4)張拉過程中，通過千斤頂的油壓表讀數來控制目標索力。

5.2 拆除原索施工工藝

(1)采用接力螺母將其與原索進行連接，再將錨桿與接力螺母相連接，利用起重機將液壓千斤頂套進錨桿，與反力架想靠近。

(2)進行原索索力的松張，啟動千斤頂，利用千斤頂將錨桿向外張拉，此時錨桿將帶動原斜拉索伸長，斜拉索處于超張拉狀態，待伸長一定長度后，保持千斤頂的油壓表讀數，讓施工人員將原索的錨固裝置松動，然后慢慢卸掉千斤頂上的力，使原索處于松弛狀態，索力為零。

(3)拆除原斜拉索，按照由梁端側(外側)向主塔側(內側)依次進行松張斜拉索索力，拆除原索。

5.3 安裝新索施工工藝

(1)在主塔原索索鞍處將原索索鞍做重新處理，換上新的弧形夾片，在原索鋼錨箱位置，切割掉原鋼錨箱，焊接上新的鋼錨箱，以利于新索的錨固。

(2)將新索運送到施工現場，利用卷揚機將新索安放到位。

(3)張拉新索，按照設計索力的索力值，采用液壓千斤頂設備，由主塔側(內側)向梁端側(外側)依次張拉。

(4)張拉過程中，通過千斤頂的油壓表讀數來控制目標索力。

5.4 拆除臨時索施工工藝

拆除臨時索按照以下施工工藝進行。

(1)拆除臨時索的施工工藝與拆除原索的施工工藝大致相同。

(2)拆除臨時斜拉索，也是按照由梁端側(外側)向主塔側(內側)依次進行松張斜拉索索力，拆除臨時索。

(3)將主塔索鞍位置旁的臨時索鞍拆除掉，拆除原鋼錨箱位置的臨時錨箱及一些附屬安全措施，完成臨時索的拆除。

6 結 語

通過對彩虹橋換索施工控制理論的研究與分析，介紹了工程所采用的施工控制系統及換索施工過程中所采取的施工工藝，并在實際工程中得到應用，并證明了論理成果的正確性，這對同類人行鋼箱斜拉橋的施工控制提供了技術支持，對斜拉橋換索工程具有指導意義。

[1] 顧安邦,張永水.橋梁施工監測與控制[M].北京:機械工業出版社，2005.

[2] 向中富.橋梁施工控制技術[M].人民交通出版社，2006.

[3] 吳春麗.斜拉橋換索施工控制[J].橋梁，2006，(1).

2016-03-11

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1008-3383(2016)07-0078-02